JP2016162962A - 光送信モジュール及び光送受信モジュール - Google Patents
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Abstract
【課題】消費電力がより少ない光送信モジュール及び光送受信モジュールを提供する。【解決手段】光送信モジュールは、正相信号及び逆相信号からなる差動信号が入力される光送信モジュールであって、レーザ光を出力するレーザ発振器と、正相信号により、レーザ光を変調する光変調器と、逆相信号を終端するための逆相終端抵抗１０４と、熱交換が行われる第１領域及び第２領域を有するペルチェ素子２０５と、第１領域に熱が伝導するように取り付けられた基板１０５と、少なくともレーザ発振器、光変調器、逆相終端抵抗、ペルチェ素子及び基板が内部に配置され、気密封止されたパッケージ２０１と、を有し、レーザ発振器及び光変調器は、第１領域に熱が伝導するように、基板に搭載され、逆相終端抵抗は、第１領域への熱の伝導を避けるように、基板の外に配置される。【選択図】図４
Description
本発明は、光送信モジュール及び光送受信モジュールに関する。
光通信に用いられる光信号は、搬送波であるレーザ光を光変調器で変調することで生成される場合がある。ここで、光を変調する方式として、直接変調方式と外部変調方式とが知られている。直接変調方式では、レーザ光を出力するレーザ発振器を変調信号により変調動作させる。外部変調方式では、無変調で出力されたレーザ光を、変調器により変調する。
下記特許文献１には、半導体レーザデバイスの光を変調する光変調部を含む光モジュールを備え、光モジュールは、正相信号用伝送路と逆相信号用伝送路とからなる１対の主電気信号伝送路を有する光送受信器が記載されている。
外部変調方式により光信号を生成する場合、レーザ発振器と光変調器とは、動作温度に対する特性変化の度合いが異なるため、安定した光信号を得るためにレーザ発振器及び光変調器を一定温度で駆動させて使われることが多い。そのため、ペルチェ素子を用いてレーザ発振器及び光変調器の温度を制御する場合がある。
しかしながら、レーザ発振器及び光変調器を駆動させるための電力に加えて、ペルチェ素子を駆動させるための電力が必要となるため、消費電力が増加してしまう場合がある。
そこで、本発明は、消費電力がより少ない光送信モジュール及び光送受信モジュールを提供することを目的とする。
（１）上記課題を解決するために、本発明に係る光送信モジュールは、正相信号及び逆相信号からなる差動信号が入力される光送信モジュールであって、レーザ光を出力するレーザ発振器と、前記正相信号により、前記レーザ光を変調する光変調器と、前記逆相信号を終端するための逆相終端抵抗と、熱交換が行われる第１領域及び第２領域を有するペルチェ素子と、前記第１領域に熱が伝導するように取り付けられた基板と、少なくとも前記レーザ発振器、前記光変調器、前記逆相終端抵抗、前記ペルチェ素子及び前記基板が内部に配置され、気密封止されたパッケージと、を有し、前記レーザ発振器及び前記光変調器は、前記第１領域に熱が伝導するように、前記基板に搭載され、前記逆相終端抵抗は、前記第１領域への熱の伝導を避けるように、前記基板の外に配置される。
（２）上記（１）に記載の光送信モジュールであって、前記パッケージを貫通するフィードスルーをさらに有し、前記逆相終端抵抗は、前記フィードスルーの上に配置される光送信モジュール。
（３）上記（２）に記載の光送信モジュールであって、前記正相信号を終端するための正相終端抵抗をさらに有し、前記正相終端抵抗は、前記フィードスルーの上に配置される光送信モジュール。
（４）上記（１）に記載の光送信モジュールであって、前記パッケージを貫通するフィードスルーと、前記パッケージ内に配置される中継基板をさらに有し、前記逆相終端抵抗は、前記中継基板の上に配置される光送信モジュール。
（５）上記（４）に記載の光送信モジュールであって、前記正相信号を終端するための正相終端抵抗をさらに有し、前記正相終端抵抗は、前記中継基板の上に配置される光送信モジュール。
（６）上記（３）又は（５）に記載の光送信モジュールであって、前記光変調器と前記正相終端抵抗の間に、前記光変調器及び前記正相終端抵抗それぞれに対してインピーダンス整合された伝送線路をさらに有する光送信モジュール。
（７）上記（１）乃至（６）のいずれか１項に記載の光送信モジュールであって、入力された前記正相信号を前記光変調器に伝送し、前記光変調器に対してインピーダンス整合された伝送線路をさらに有する光送信モジュール。
（８）上記（３）、（５）又は（６）に記載の光送信モジュールであって、前記正相終端抵抗及び前記逆相終端抵抗は、１つのグラウンドパタンに接続される光送信モジュール。
（９）上記（８）に記載の光送信モジュールであって、前記正相終端抵抗及び前記逆相終端抵抗は、１つの導体パタンに接続され、コンデンサを介して前記グラウンドパタンに接続される光送信モジュール。
（１０）上記（１）乃至（９）のいずれか１項に記載の光送信モジュールであって、前記逆相終端抵抗は、チップ抵抗器又は薄膜抵抗器である光送信モジュール。
（１１）上記（１）乃至（１０）のいずれか１項に記載の光送信モジュールと、光受信モジュールと、前記差動信号を出力するドライバと、を含む光送受信モジュールであって、前記ドライバは、前記パッケージの外側に配置される光送受信モジュール。
本発明により、消費電力がより少ない光送信モジュール及び光送受信モジュールが提供される。
［第１の実施形態］
以下に、図面に基づき、本発明の実施形態を具体的かつ詳細に説明する。なお、実施形態を説明するための全図において、同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。なお、以下に示す図は、あくまで、実施形態の実施例を説明するものであって、図の大きさと本実施例記載の縮尺は必ずしも一致するものではない。
以下に、図面に基づき、本発明の実施形態を具体的かつ詳細に説明する。なお、実施形態を説明するための全図において、同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。なお、以下に示す図は、あくまで、実施形態の実施例を説明するものであって、図の大きさと本実施例記載の縮尺は必ずしも一致するものではない。
図１は、本発明の第１の実施形態に係る光送受信モジュール１の構成図である。本実施形態に係る光送受信モジュール１は、増幅器（ＡＭＰ）３０と、ドライバ（ＤＲＶ）１０と、光受信モジュール（ＲＯＳＡ、Receiver Optical Sub-Assembly）２０と、光送信モジュール（ＴＯＳＡ、Transmitter Optical Sub-Assembly）１０１とを含む。光受信モジュール２０には、光ファイバにより入力光信号３が入力され、入力光信号３が電気信号へと変換される。光受信モジュール２０から出力された電気信号は、増幅器３０に入力され、増幅されて、光送受信モジュール１の外部へ出力信号５が出力される。また、光送受信モジュール１の外部より電気信号である入力信号２がドライバ１０に入力され、ドライバ１０より電気信号である差動信号が出力され、光送信モジュール１０１に入力される。光送信モジュール１０１では電気信号を光信号に変換し、接続された光ファイバに出力光信号４を出力する。本実施形態に係る光送受信モジュール１において、増幅器３０、ドライバ１０、光受信モジュール２０及び光送信モジュール１０１は、単一のパッケージの内部にまとめて配置される。後述するように、光受信モジュール２０及び光送信モジュール１０１は、信頼性を確保するため、それぞれ気密封止される。そのため、光送受信モジュール１を構成するパッケージは気密封止しなくてもよい。
本実施形態に係る光送受信モジュール１において、ドライバ１０は、光送信モジュール１０１のパッケージの外側に配置される。仮に、ドライバ１０を光送信モジュール１０１のパッケージの内側に配置すると、ドライバ１０は駆動時に発熱するため、光送信モジュール１０１に含まれるレーザ発振器及び光変調器の動作に影響を及ぼす場合がある。本実施形態に係る光送受信モジュール１では、ドライバ１０が光送信モジュール１０１のパッケージの外側に配置されているため、ドライバ１０が発熱した場合であっても、光送信モジュール１０１に及ぼす影響が少ない。
なお、本実施形態に係る光送受信モジュール１では、光受信モジュール２０及び光送信モジュール１０１をそれぞれ別体のモジュールとしているが、光送信機能と光受信機能の両方を有するモジュール（いわゆるＢＯＳＡ、Bidirectional Optical Sub-Assembly）を採用することとしてもよい。
なお、本実施形態に係る光送信モジュール１０１では、差動信号のうち一方の信号（正相信号）を用いて、外部変調方式によりレーザ光を変調する。光送信モジュール１０１に差動信号が入力される構成を採用することで、光送受信モジュール１の構成を変更せず、光送信モジュール１０１を直接変調方式のモジュールに置き換えることができるという利点がある。
図２は、本発明の第１の実施形態に係る光送信モジュール１０１の構成図である。光送信モジュール１０１には、ドライバ１０より、正相信号１２及び逆相信号１１からなる差動信号が入力される。また、光送信モジュール１０１は、レーザ光を出力するレーザダイオード１０６（レーザ発振器）と、正相信号１２に基づいてレーザ光を変調するＥＡ（Electro-Absorption）変調器（光変調器）１０７とを有する。レーザダイオード１０６と、ＥＡ変調器１０７とは、１枚の半導体基板上に形成され、ＥＡ変調器集積レーザ発振器２０４を構成する。ＥＡ変調器１０７には、並列接続で、正相信号１２を終端するための正相終端抵抗１０８が接続される。なお、本実施形態では差動信号のうち、ＥＡ変調器１０７に入力される側を正相信号、ＥＡ変調器１０７に入力されない側を逆相信号と呼称しているが、これは便宜上の呼び名に過ぎず、正・逆を反対の呼び名で呼んでも構わない。
本実施形態に係る光送信モジュール１０１は、逆相信号１１を終端するための逆相終端抵抗１０４を有する。次図に示すように、光送信モジュール１０１は、金属等の導電材料で形成されたパッケージを有する。ここで、光送信モジュール１０１のパッケージの外側では、逆相信号１１により生じる電磁界と、正相信号１２により生じる電磁界とが互いに打ち消し合うことで、電磁波の放射量が低く抑えられる。また、光送信モジュール１０１のパッケージの内側において電磁波が発生した場合であっても、パッケージにより電磁シールドされるため、電磁波がパッケージの外側に漏れることが防止される。光送受信モジュール１から放射される電磁波の量は、ある程度以下に抑えることが要求されることが一般的であり、本実施形態の構造を採用することで光送受信モジュール１から放射される電磁波を抑制することが出来る。
ＥＡ変調器集積レーザ発振器２０４及び正相終端抵抗１０８は、基板１０５の上に設けられる。また、基板１０５の上には、サーミスタ１０９が設けられる。本実施形態に係る光送信モジュール１０１では、サーミスタ１０９により基板１０５の温度を測定し、後述するペルチェ素子により基板１０５の温度を制御する。ここで、基板１０５の温度を制御することは、ＥＡ変調器集積レーザ発振器２０４の温度を制御することと同義である。
図３は、本発明の第１の実施形態に係る光送信モジュール１０１の内部側面図である。図３では、光送信モジュール１０１のパッケージ２０１の内部の側面を図示している。また、図４は、本発明の第１の実施形態に係る光送信モジュール１０１の内部上面図である。図４では、光送信モジュール１０１のパッケージ２０１の内部の上面を図示している。本実施形態に係る光送信モジュール１０１のパッケージ２０１の内部には、ＥＡ変調器集積レーザ発振器２０４、逆相終端抵抗１０４、ペルチェ素子２０５、中継基板２０６、正相終端抵抗１０８、サーミスタ１０９、複数の伝送線路及び基板１０５が配置される。光送信モジュール１０１のパッケージ２０１の内部には、少なくともレーザ発振器（レーザダイオード１０６）、光変調器（ＥＡ変調器１０７）、逆相終端抵抗１０４、ペルチェ素子２０５及び基板１０５が配置される。金属等の導電材料で形成されたパッケージ２０１は、内部に配置された素子の信頼性を確保するため、窒素等の不活性ガスが充填された状態で気密封止される。本実施形態に係る光送信モジュール１０１では、レーザダイオード１０６とＥＡ変調器１０７とが一体で形成されたＥＡ変調器集積レーザ発振器２０４を設けるが、レーザダイオード１０６とＥＡ変調器１０７とは、別体で設けられてもよい。
光送信モジュール１０１は、パッケージ２０１を貫通するフィードスルー２０２を有する。フィードスルー２０２は、セラミックで形成され、逆相信号１１を伝送する第１逆相伝送線路１０３ａ及び正相信号１２を伝送する第１正相伝送線路１０２ａが内部に形成されている。伝送路は、例えば窒化タンタルに金メッキを施した線路により構成され、マイクロストリップラインやコプレナー線路等であってよい。なお、フィードスルー２０２は導電性材料で形成されたパッケージ２０１と接するため、伝送路はフィードスルー２０２の表面ではなく内部に形成されるが、図４では説明を簡明にするためフィードスルー２０２上に第１正相伝送線路１０２ａ及び第１逆相伝送線路１０３ａを図示している。
光送信モジュール１０１は、パッケージ２０１内に配置され、フィードスルー２０２よりも表面が平滑である中継基板２０６を有する。中継基板２０６は、セラミックで形成され、本実施形態では、パッケージ２０１の底面上（ペルチェ素子２０５が配置されている面）に配置される。中継基板２０６は、フィードスルー２０２の上に重ねて配置されてもよい。中継基板２０６の上には、第２逆相伝送線路１０３ｂ及び第２正相伝送線路１０２ｂが形成され、フィードスルー２０２の上に形成された第１逆相伝送線路１０３ａ及び第１正相伝送線路１０２ａと、それぞれ第１ボンディングワイヤ２１０及び第５ボンディングワイヤ２１４で接続される。
光送信モジュール１０１のパッケージ２０１の上には、熱交換が行われる第１領域２０５ａ及び第２領域２０５ｂを有するペルチェ素子２０５が配置される。ペルチェ素子２０５は、第１領域２０５ａから第２領域２０５ｂへ熱を輸送する。すなわち、本実施形態のようにＥＡ変調器集積レーザ発振器２０４を冷やす場合は、第１領域２０５ａは低温領域であり、第２領域２０５ｂは高温領域である。ＥＡ変調器集積レーザ発振器２０４を温める場合は、低温領域と高温領域は逆となる。なお、一般的な光送信モジュール（光送受信モジュール）の実駆動においては、ＥＡ変調器集積レーザ発振器の安定動作温度は外部の環境温度より低いために、ＥＡ変調器集積レーザ発振器を冷やす場合が多い。ペルチェ素子２０５の第１領域２０５ａには、第１領域２０５ａに熱が伝導するように基板１０５が取り付けられる。基板１０５はＡｌＮ（窒化アルミニウム）金属等の熱伝導性が良好な材料で形成され、ＥＡ変調器集積レーザ発振器２０４は、第１領域２０５ａに熱が伝導するように、基板１０５に搭載される。
ＥＡ変調器集積レーザ発振器２０４に含まれるレーザダイオード１０６とＥＡ変調器１０７とは、温度に対する特性変化の度合いが異なる。そのため、レーザダイオード１０６が発熱してＥＡ変調器集積レーザ発振器２０４の温度が上昇すると、レーザダイオード１０６から発振されるレーザ光の波長と、ＥＡ変調器１０７の変調に適した波長が、設計時に想定した値からずれる場合がある。そこで、本実施形態に係る光送信モジュール１０１では、レーザダイオード１０６とＥＡ変調器１０７を一定温度に保つため、ペルチェ素子２０５を設けている。
基板１０５の上には、正相信号１２を伝送する第３正相伝送線路１０２ｃが形成され、第２正相伝送線路１０２ｂと第２ボンディングワイヤ２１１で接続される。また、第３正相伝送線路１０２ｃからＥＡ変調器集積レーザ発振器２０４に含まれるＥＡ変調器１０７に対して、第３ボンディングワイヤ２１２を介して正相信号１２が伝送される。
第１正相伝送線路１０２ａ、第２正相伝送線路１０２ｂ及び第３正相伝送線路１０２ｃは、ＥＡ変調器集積レーザ発振器２０４に含まれる光変調器に対してインピーダンス整合された伝送線路であり、入力された正相信号１２を光変調器に伝送する。正相信号１２をインピーダンス整合された伝送線路により光変調器に伝送することで、正相信号１２が伝送過程で減衰することが抑制される。
基板１０５の上には、正相信号１２を終端するための正相終端抵抗１０８が配置される。正相終端抵抗１０８の一端には、第４ボンディングワイヤ２１３により、ＥＡ変調器集積レーザ発振器２０４と並列で正相信号１２が入力され、他端は第１グラウンドパタン２３０に接続される。正相終端抵抗１０８は、薄膜抵抗器で構成される。正相終端抵抗１０８チップ抵抗器で構成されてもよい。
本実施形態に係る光送信モジュール１０１において、逆相終端抵抗１０４は、第１領域２０５ａへの熱の伝導を避けるように、基板１０５の外に配置される。具体的に、逆相終端抵抗１０４は、中継基板２０６の上に配置される。逆相終端抵抗１０４は、逆相信号１１を終端するため発熱する。本実施形態に係る光送信モジュール１０１によれば、基板１０５の上に発熱素子である逆相終端抵抗１０４を配置しないことで、ペルチェ素子２０５により輸送すべき熱量を減らし、光送信モジュール１０１の消費電力をより少なくできる。本実施形態に係る光送信モジュール１０１において、最も発熱量の多い部品はＥＡ変調器集積レーザ発振器２０４に含まれるレーザダイオード１０６であり、次に発熱量の多い部品が逆相終端抵抗１０４である。逆相終端抵抗１０４を基板１０５の外に配置することで、パッケージ２０１内部に配置される部品のうち２番目に発熱量の多い部品がペルチェ素子２０５による温度制御対象から除外されることとなり、ペルチェ素子２０５の消費電力が低減され、光送信モジュール１０１の消費電力が低減されることとなる。
発明者らによる実証実験によれば、パッケージ２０１の温度が８０℃である条件下において、本実施形態に係る光送信モジュール１０１の消費電力は３５０ｍＷであった。一方、逆相終端抵抗１０４を基板１０５の上に配置した場合、パッケージ２０１の温度が８０℃の条件下で、消費電力は３６０ｍＷだった。すなわち、本実施形態に係る光送信モジュール１０１によれば、消費電力を約２．８％低下させることができる。本実施形態では、パッケージ２０１内に１つのＥＡ変調器集積レーザ発振器２０４を有する場合を示したが、近年は４つのＥＡ変調器集積レーザ発振器を内包する等、複数の光源を内包する形態が増加している。このような形態の光送受信モジュールは、消費電力に関する制限が非常に厳しい。本願発明によれば、複数の光源をパッケージに内包する場合であっても、各々のＥＡ変調器集積レーザ発振器で消費される電力を低減させることができ、より効果を得ることができる。
本実施形態に係る光送信モジュール１０１において、逆相終端抵抗１０４は薄膜抵抗器で構成される。薄膜抵抗器は、例えば窒化タンタルの薄膜により形成してよい。本実施形態では、逆相終端抵抗１０４を中継基板２０６上に配置する。中継基板２０６は、フィードスルー２０２に比較して表面が平滑で金属の濡れ性が良く、薄膜抵抗の形成が容易となる。もっとも、逆相終端抵抗１０４はチップ抵抗器で構成されてもよい。逆相終端抵抗１０４の一端は、第２逆相伝送線路１０３ｂに接続され、他端は第２グラウンドパタン２３１に接続される。
［第２の実施形態］
図５は、本発明の第２の実施形態に係る光送信モジュール１０１の内部側面図である。本実施形態に係る光送信モジュール１０１のパッケージ２０１内部には、ＥＡ変調器集積レーザ発振器２０４、逆相終端抵抗１０４、ペルチェ素子２０５、中継基板２０６、正相終端抵抗１０８、サーミスタ１０９、複数の伝送線路及び基板１０５が配置される。
図５は、本発明の第２の実施形態に係る光送信モジュール１０１の内部側面図である。本実施形態に係る光送信モジュール１０１のパッケージ２０１内部には、ＥＡ変調器集積レーザ発振器２０４、逆相終端抵抗１０４、ペルチェ素子２０５、中継基板２０６、正相終端抵抗１０８、サーミスタ１０９、複数の伝送線路及び基板１０５が配置される。
本実施形態に係る光送信モジュール１０１において、正相終端抵抗１０８は、中継基板２０６の上に配置される。正相終端抵抗１０８とＥＡ変調器集積レーザ発振器２０４とは、第６ボンディングワイヤ２１５、基板１０５上に形成された正相伝送線路（図示せず）及び第７ボンディングワイヤ２１６により並列に接続される。その他の構成については、本実施形態に係る光送信モジュール１０１と、第１の実施形態に係る光送信モジュールとは、同様の構成を有する。
本実施形態に係る光送信モジュール１０１によれば、逆相終端抵抗１０４に加えて正相終端抵抗１０８も、ペルチェ素子２０５の第１領域２０５ａへの熱の伝導を避けるように、基板１０５の外に配置される。そのため、ペルチェ素子２０５により輸送する熱がさらに少なくなり、光送信モジュール１０１の消費電力がさらに低減される。
［第３の実施形態］
図６は、本発明の第３の実施形態に係る光送信モジュール１０１の内部側面図である。本実施形態に係る光送信モジュール１０１のパッケージ２０１内部には、ＥＡ変調器集積レーザ発振器２０４、逆相終端抵抗１０４、ペルチェ素子２０５、正相終端抵抗１０８、サーミスタ１０９、複数の伝送線路及び基板１０５が配置される。
図６は、本発明の第３の実施形態に係る光送信モジュール１０１の内部側面図である。本実施形態に係る光送信モジュール１０１のパッケージ２０１内部には、ＥＡ変調器集積レーザ発振器２０４、逆相終端抵抗１０４、ペルチェ素子２０５、正相終端抵抗１０８、サーミスタ１０９、複数の伝送線路及び基板１０５が配置される。
本実施形態に係る光送信モジュール１０１において、逆相終端抵抗１０４は、フィードスルー２０２の上に配置され、チップ抵抗器で構成される。また、フィードスルー２０２上に形成された正相伝送線路（図示せず）と、基板１０５上に形成された正相伝送線路（図示せず）とは、第８ボンディングワイヤ２１７で接続される。その他の構成については、本実施形態に係る光送信モジュール１０１と、第１の実施形態に係る光送信モジュールとは、同様の構成を有する。
本実施形態に係る光送信モジュール１０１によれば、第１の実施形態に係る光送信モジュール１０１と同等の消費電力を保ちながら、気密封止されるパッケージ２０１の内部に配置する部品を減らすことができる。そのため、組立工程が簡略化され、より小型な光送信モジュールを提供することができる。
［第４の実施形態］
図７は、本発明の第４の実施形態に係る光送信モジュール１０１の内部側面図である。本実施形態に係る光送信モジュール１０１のパッケージ２０１内部には、ＥＡ変調器集積レーザ発振器２０４、逆相終端抵抗１０４、ペルチェ素子２０５、正相終端抵抗１０８、サーミスタ１０９、複数の伝送線路及び基板１０５が配置される。
図７は、本発明の第４の実施形態に係る光送信モジュール１０１の内部側面図である。本実施形態に係る光送信モジュール１０１のパッケージ２０１内部には、ＥＡ変調器集積レーザ発振器２０４、逆相終端抵抗１０４、ペルチェ素子２０５、正相終端抵抗１０８、サーミスタ１０９、複数の伝送線路及び基板１０５が配置される。
本実施形態に係る光送信モジュール１０１において、逆相終端抵抗１０４は、フィードスルー２０２の上に配置され、チップ抵抗器で構成される。また、正相終端抵抗１０８は、フィードスルー２０２の上に配置され、チップ抵抗器で構成される。フィードスルー２０２上に形成された正相伝送線路（図示せず）と、基板１０５上に形成された正相伝送線路（図示せず）とは、第８ボンディングワイヤ２１７で接続される。また、ＥＡ変調器集積レーザ発振器２０４と正相終端抵抗１０８とは、第９ボンディングワイヤ２１８で並列に接続される。その他の構成については、本実施形態に係る光送信モジュール１０１と、第１の実施形態に係る光送信モジュールとは、同様の構成を有する。
本実施形態に係る光送信モジュール１０１によれば、正相終端抵抗１０８がペルチェ素子２０５の第１領域２０５ａへの熱の伝導を避けるように配置されることにより、第１の実施形態に係る光送信モジュール１０１よりも消費電力を低く抑えることができる。また、第１の実施形態に係る光送信モジュール１０１よりも、気密封止されるパッケージ２０１の内部に配置する部品を減らすことができる。そのため、組立工程が簡略化され、より小型であり、消費電力がより低減された光送信モジュールが得られる。
［第５の実施形態］
図８は、本発明の第５の実施形態に係る光送信モジュール１０１の内部上面図である。本実施形態に係る光送信モジュール１０１のパッケージ２０１内部には、ＥＡ変調器集積レーザ発振器２０４、逆相終端抵抗１０４、ペルチェ素子２０５、正相終端抵抗１０８、サーミスタ１０９及び基板１０５が配置される。フィードスルー２０２の上には、第１逆相伝送線路１０３ａ、第３グラウンドパタン２３２及び第４正相伝送線路１０２ｄが形成される。また、基板１０５の上には、第３正相伝送線路１０２ｃ及び第５正相伝送線路１０２ｅが形成される。
図８は、本発明の第５の実施形態に係る光送信モジュール１０１の内部上面図である。本実施形態に係る光送信モジュール１０１のパッケージ２０１内部には、ＥＡ変調器集積レーザ発振器２０４、逆相終端抵抗１０４、ペルチェ素子２０５、正相終端抵抗１０８、サーミスタ１０９及び基板１０５が配置される。フィードスルー２０２の上には、第１逆相伝送線路１０３ａ、第３グラウンドパタン２３２及び第４正相伝送線路１０２ｄが形成される。また、基板１０５の上には、第３正相伝送線路１０２ｃ及び第５正相伝送線路１０２ｅが形成される。
本実施形態に係る光送信モジュール１０１において、逆相終端抵抗１０４は、フィードスルー２０２の上に配置され、チップ抵抗器で構成される。また、正相終端抵抗１０８は、フィードスルー２０２の上に配置され、チップ抵抗器で構成される。フィードスルー２０２上に形成された第４正相伝送線路１０２ｄと、基板１０５上に形成された第３正相伝送線路１０２ｃとは、第８ボンディングワイヤ２１７で接続される。また、ＥＡ変調器集積レーザ発振器２０４と、基板１０５上に形成された第５正相伝送線路１０２ｅとは、第４ボンディングワイヤ２１３で接続され、第５正相伝送線路１０２ｅと、正相終端抵抗１０８とは、第１０ボンディングワイヤ２１９で接続される。本実施形態に係る光送信モジュール１０１は、ＥＡ変調器集積レーザ発振器２０４に含まれる光変調器と正相終端抵抗１０８の間に、光変調器及び正相終端抵抗１０８それぞれに対してインピーダンス整合された伝送線路（第５正相伝送線路１０２ｅ）を有する。また、正相終端抵抗１０８及び逆相終端抵抗１０４は、１つのグラウンドパタン（第３グラウンドパタン２３２）に接続される。その他の構成については、本実施形態に係る光送信モジュール１０１と、第１の実施形態に係る光送信モジュールとは、同様の構成を有する。
本実施形態に係る光送信モジュール１０１によれば、正相終端抵抗１０８がペルチェ素子２０５の第１領域２０５ａへの熱の伝導を避けるように配置されることにより、第１の実施形態に係る光送信モジュール１０１よりも消費電力を低く抑えることができる。また、第１の実施形態に係る光送信モジュール１０１よりも、気密封止されるパッケージ２０１の内部に配置する部品を減らすことができる。そのため、組立工程が簡略化され、より小型であり、消費電力がより低減された光送信モジュールが得られる。
また、ＥＡ変調器集積レーザ発振器２０４に含まれる光変調器と正相終端抵抗１０８とをインピーダンス整合された伝送線路で接続することで、意図しない信号の反射が防止され、ＥＡ変調器集積レーザ発振器２０４の動作を安定化することができる。さらに、正相終端抵抗１０８及び逆相終端抵抗１０４を１つのグラウンドパタンに接続することで、正相終端抵抗１０８と逆相終端抵抗１０４を接近させて配置することができ、フィードスルー２０２をより小さくして、光送信モジュール１０１を小型化することができる。
［第６の実施形態］
図９は、本発明の第６の実施形態に係る光送信モジュール１０１の内部上面図である。本実施形態に係る光送信モジュール１０１のパッケージ２０１内部には、ＥＡ変調器集積レーザ発振器２０４、逆相終端抵抗１０４、ペルチェ素子２０５、正相終端抵抗１０８、サーミスタ１０９、コンデンサ２０７及び基板１０５が配置される。フィードスルー２０２の上には、第１逆相伝送線路１０３ａ、第４正相伝送線路１０２ｄ、導体パタン２３３及び第４グラウンドパタン２３４が形成される。また、基板１０５の上には、第３正相伝送線路１０２ｃ及び第５正相伝送線路１０２ｅが形成される。
図９は、本発明の第６の実施形態に係る光送信モジュール１０１の内部上面図である。本実施形態に係る光送信モジュール１０１のパッケージ２０１内部には、ＥＡ変調器集積レーザ発振器２０４、逆相終端抵抗１０４、ペルチェ素子２０５、正相終端抵抗１０８、サーミスタ１０９、コンデンサ２０７及び基板１０５が配置される。フィードスルー２０２の上には、第１逆相伝送線路１０３ａ、第４正相伝送線路１０２ｄ、導体パタン２３３及び第４グラウンドパタン２３４が形成される。また、基板１０５の上には、第３正相伝送線路１０２ｃ及び第５正相伝送線路１０２ｅが形成される。
本実施形態に係る光送信モジュール１０１において、逆相終端抵抗１０４は、フィードスルー２０２の上に配置される。また、正相終端抵抗１０８は、フィードスルー２０２の上に配置される。フィードスルー２０２上に形成された第４正相伝送線路１０２ｄと、基板１０５上に形成された第３正相伝送線路１０２ｃとは、第８ボンディングワイヤ２１７で接続される。また、ＥＡ変調器集積レーザ発振器２０４と、基板１０５上に形成された第５正相伝送線路１０２ｅとは、第４ボンディングワイヤ２１３で接続され、第５正相伝送線路１０２ｅと、正相終端抵抗１０８とは、第１０ボンディングワイヤ２１９で接続される。本実施形態に係る光送信モジュール１０１は、ＥＡ変調器集積レーザ発振器２０４に含まれる光変調器と正相終端抵抗１０８の間に、光変調器及び正相終端抵抗１０８それぞれに対してインピーダンス整合された伝送線路（第５正相伝送線路１０２ｅ）を有する。また、正相終端抵抗１０８及び逆相終端抵抗１０４は、１つの導体パタン２３３に接続され、コンデンサ２０７を介して１つのグラウンドパタン（第４グラウンドパタン２３４）に接続される。その他の構成については、本実施形態に係る光送信モジュール１０１と、第１の実施形態に係る光送信モジュールとは、同様の構成を有する。
本実施形態に係る光送信モジュール１０１によれば、正相終端抵抗１０８がペルチェ素子２０５の第１領域２０５ａへの熱の伝導を避けるように配置されることにより、第１の実施形態に係る光送信モジュール１０１よりも消費電力を低く抑えることができる。また、第１の実施形態に係る光送信モジュール１０１よりも、気密封止されるパッケージ２０１の内部に配置する部品を減らすことができる。そのため、組立工程が簡略化され、より小型であり、消費電力がより低減された光送信モジュールが得られる。
また、ＥＡ変調器集積レーザ発振器２０４に含まれる光変調器と正相終端抵抗１０８とをインピーダンス整合された伝送線路で接続することで、意図しない信号の反射が防止され、ＥＡ変調器集積レーザ発振器２０４の動作を安定化することができる。さらに、正相終端抵抗１０８及び逆相終端抵抗１０４を、コンデンサ２０７を介して第４グラウンドパタン２３４に接続することで、正相信号１２及び逆相信号１１の直流成分が、それぞれ正相終端抵抗１０８及び逆相終端抵抗１０４に流れることが防止される。そのため、正相終端抵抗１０８及び逆相終端抵抗１０４で消費される電力が少なくなり、正相終端抵抗１０８及び逆相終端抵抗１０４の発熱が抑制される。
本発明の実施形態は、以上に説明したものに限られない。例えば、逆相終端抵抗１０４は、パッケージ２０１の上に配置されてもよい。また、正相終端抵抗１０８は、パッケージ２０１の上に配置されてもよい。さらに、パッケージ２０１として箱型のＢＯＸ型と呼ばれる例を示したが、全体が円筒形のＣＡＮ型と呼ばれる形態であってもよいことは言うまでもない。そしてパッケージ内外の電気接続をフィードスルーにより行う例を示したが、複数のリードピンを用いた場合であっても、パッケージ内に中継基板を配置し、そこに逆相終端抵抗を配置すれば本願発明と同様の効果が得られる。
１ 光送受信モジュール、２ 入力信号、３ 入力光信号、４ 出力光信号、５ 出力信号、１０ ドライバ、１１ 逆相信号、１２ 正相信号、２０ 光受信モジュール、３０ 増幅器、１０１ 光送信モジュール、１０２ 正相伝送線路、１０２ａ 第１正相伝送線路、１０２ｂ 第２正相伝送線路、１０２ｃ 第３正相伝送線路、１０２ｄ 第４正相伝送線路、１０２ｅ 第５正相伝送線路、１０３ 逆相伝送線路、１０３ａ 第１逆相伝送線路、１０３ｂ 第２逆相伝送線路、１０４ 逆相終端抵抗、１０５ 基板、１０６ レーザダイオード、１０７ ＥＡ変調器、１０８ 正相終端抵抗、１０９ サーミスタ、２０１ パッケージ、２０２ フィードスルー、２０３ 基板、２０４ ＥＡ変調器集積レーザ発振器、２０５ ペルチェ素子、２０５ａ 第１領域、２０５ｂ 第２領域、２０６ 中継基板、２０７ コンデンサ、２１０ 第１ボンディングワイヤ、２１１ 第２ボンディングワイヤ、２１２ 第３ボンディングワイヤ、２１３ 第４ボンディングワイヤ、２１４ 第５ボンディングワイヤ、２１５ 第６ボンディングワイヤ、２１６ 第７ボンディングワイヤ、２１７ 第８ボンディングワイヤ、２１８ 第９ボンディングワイヤ、２１９ 第１０ボンディングワイヤ、２３０ 第１グラウンドパタン、２３１ 第２グラウンドパタン、２３２ 第３グラウンドパタン、２３３ 導体パタン、２３４ 第４グラウンドパタン。
Claims (11)
- 正相信号及び逆相信号からなる差動信号が入力される光送信モジュールであって、
レーザ光を出力するレーザ発振器と、
前記正相信号により、前記レーザ光を変調する光変調器と、
前記逆相信号を終端するための逆相終端抵抗と、
熱交換が行われる第１領域及び第２領域を有するペルチェ素子と、
前記第１領域に熱が伝導するように取り付けられた基板と、
少なくとも前記レーザ発振器、前記光変調器、前記逆相終端抵抗、前記ペルチェ素子及び前記基板が内部に配置され、気密封止されたパッケージと、を有し、
前記レーザ発振器及び前記光変調器は、前記第１領域に熱が伝導するように、前記基板に搭載され、
前記逆相終端抵抗は、前記第１領域への熱の伝導を避けるように、前記基板の外に配置される
光送信モジュール。 - 請求項１に記載の光送信モジュールであって、
前記パッケージを貫通するフィードスルーをさらに有し、
前記逆相終端抵抗は、前記フィードスルーの上に配置される光送信モジュール。 - 請求項２に記載の光送信モジュールであって、
前記正相信号を終端するための正相終端抵抗をさらに有し、
前記正相終端抵抗は、前記フィードスルーの上に配置される光送信モジュール。 - 請求項１に記載の光送信モジュールであって、
前記パッケージを貫通するフィードスルーと、
前記パッケージ内に配置される中継基板をさらに有し、
前記逆相終端抵抗は、前記中継基板の上に配置される光送信モジュール。 - 請求項４に記載の光送信モジュールであって、
前記正相信号を終端するための正相終端抵抗をさらに有し、
前記正相終端抵抗は、前記中継基板の上に配置される光送信モジュール。 - 請求項３又は５に記載の光送信モジュールであって、
前記光変調器と前記正相終端抵抗の間に、前記光変調器及び前記正相終端抵抗それぞれに対してインピーダンス整合された伝送線路をさらに有する光送信モジュール。 - 請求項１乃至６のいずれか１項に記載の光送信モジュールであって、
入力された前記正相信号を前記光変調器に伝送し、前記光変調器に対してインピーダンス整合された伝送線路をさらに有する光送信モジュール。 - 請求項３、５又は６に記載の光送信モジュールであって、
前記正相終端抵抗及び前記逆相終端抵抗は、１つのグラウンドパタンに接続される光送信モジュール。 - 請求項８に記載の光送信モジュールであって、
前記正相終端抵抗及び前記逆相終端抵抗は、１つの導体パタンに接続され、コンデンサを介して前記グラウンドパタンに接続される光送信モジュール。 - 請求項１乃至９のいずれか１項に記載の光送信モジュールであって、
前記逆相終端抵抗は、チップ抵抗器又は薄膜抵抗器である光送信モジュール。 - 請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の光送信モジュールと、光受信モジュールと、前記差動信号を出力するドライバと、を含む光送受信モジュールであって、
前記ドライバは、前記パッケージの外側に配置される光送受信モジュール。
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